白念珠菌对临床常用抗真菌药物耐药机制研究进展

张欠欠 封小川 张凯玄 元航

(1.延安大学医学院，延安 716000；2.陕西省区域生物资源保育与利用工程技术研究中心，延安 716000)

近年来，以白念珠菌感染为主的念珠菌属引起的侵袭性念珠菌病患者人数逐年增多，病死率高，成为恶性肿瘤、AIDS及器官移植等疾病致死的直接原因，严重危害全球人类的生命健康。全球念珠菌病的发病率在过去20年显著上升，从每10万人中有2例上升到14例[1]。ARTEMIS DISK全球抗真菌监测研究显示，在巴西，白念珠菌的发病率约占医院真菌感染的80%[2]；在希腊，白念珠菌感染占念珠菌感染的41%[3]。在欧洲，新生儿感染白念珠菌占比为60.2%[4]。Santolaya等[5]研究结果显示，在ICU患者念珠菌感染病例中，白念珠菌感染占43.8%。CHIF-NET2009—2017年显示[6-7],白念珠菌的感染率从44.9%下降到32.9%，虽有所下降，但仍高于其他念珠菌感染。在美国、欧洲以及巴西，念珠菌在医院血流感染病原体中分别位列第4、第6和第7位[8]。Aysegul等[9]针对发展中国家的6年研究显示，白念珠菌血症占总念珠菌血症的48.1%。我国念珠菌血症在医疗相关血流感染的常见原因中排名第四，在重症监护室重症感染的病因中排名第一[10]。成年人念珠菌血症后的死亡率达到40%～70%，新生儿念珠菌血流感染后的死亡率为20%～34%[8,11]。由于目前治疗白念珠菌感染疾病的药物种类有限，耐药菌株越来越多地被报道，耐药性逐渐增强，致使临床治疗白念珠菌感染变得非常棘手。因此，了解白念珠菌的耐药现状及真正理解药物耐药性产生的分子机制对减少耐药性的发生至关重要。

1 白念珠菌的耐药现状

唑类、多烯类、棘白菌素类是临床治疗念珠菌感染常用的抗真菌药物，但随着临床上的广泛使用，白念珠菌对这些药物的耐药性不断增加。据美国疾控中心(CDC)统计，念珠菌感染患者的血液样本中，约有7%对氟康唑有耐药性[12]。全球SENTRY监测显示，来自31个国家临床分离的1846株真菌中，白念珠菌对氟康唑的耐药率11.9%，印度对加尔各答市内医院中念珠菌耐药性的调查结果显示，10.7%、21.4%及53.6%的白念珠菌分别对伏立康唑、伊曲康唑和两性霉素B耐药[13]。我国白念珠菌对氟康唑耐药率小于6%、剂量依赖性敏感(SDD)率为4.35%，对伏立康唑耐药率和中介率均为2.17%[12]。美国2012—2016年间调查结果显示，白念珠菌对棘白素类药物的耐药率达0.9%[14]，加拿大血流感染相关的念珠菌分离株中，白念珠菌对米卡芬净的耐药率为0.1%[15]，亚太地区白念珠菌对米卡芬净的耐药率为2.2%，对阿尼芬净为2.1%～2.2%[16],澳大利亚分离的念珠菌对卡泊芬净非敏感率为13.6%[17],明显高于其他国家和地区。白念珠菌对多烯类药物的敏感性高达95.00%，很少发生耐药性，但白念珠菌生物膜形成后，对AmB和制霉菌素的敏感性明显降低[18]。可见，无论国内还是国外，白念珠菌耐药问题都较为严重。

2 白念珠菌耐药机制的研究

目前发现的白念珠菌的耐药机制主要包括药物靶点的改变、药物外排泵的过表达、代谢途径的改变及适应性应激反应的启动等方面。

2.1 对唑类药物的耐药机制

药物靶点的改变 白念珠菌中唑类药物靶酶基因ERG11的突变或过表达可使靶酶维持活性而产生耐药。报道显示，ERG11基因突变已发现有140个错义突变，并证实Y123F、K143R、F449V和G464S等多个突变位点与白念珠菌对氟康唑耐药有关[19]。ERG11的点突变，特别是发生在105-165、266-287、405-488氨基酸之间的3个“热点”区域[20]，可以降低念珠菌对唑类药物的敏感性。白念珠菌耐药菌株中ERG11的过表达主要是由Upc2p的功能获得性突变如G648D、G648S、A643T、A643V、Y642F、G304R、A646V、W478C等导致[21]。研究报道，ERG3是ERG11的上游基因，ERG3功能失活可导致白念珠菌对唑类药物的耐药[22]。白念珠菌与ERG3中的五种错义突变(A168V、S191P、G261E、T329S和A353T)和另外两种无义突变(Y325*和Y190*)相关，导致功能丧失[23]，虽然该耐药机制较为罕见，但在临床菌株中已观察到此现象。

药物外排泵的过表达 白念珠菌中药物外排泵有2类：ABC转运蛋白(CaCdr1和CaCdr2)和 MFS转运蛋白(CaMdr1)。调控CaCDR1和CaCDR2表达的CaTAC1以及调控CaMDR1表达的CaMRR1发生突变使得药物外排泵过表达从而导致白念珠菌对唑类药物耐药[24]。ABC转运体借助核苷酸结合结构域与ATP结合获取能量完成外排，其中CaCdr1是唑类耐药的主要决定因素，临床分离物中Cdr1的缺失可使唑类耐药降低4～8倍。最近的研究发现，转运蛋白CaCdr6/Roa1的缺失使得TOR信号通路过度激活抑制了药物的摄入，从而导致白念珠菌对唑类药物的耐药[25]。有研究还发现ABC转运蛋白 CaMlt1通过液泡摄取机制来调控白念珠菌对唑类药物的耐药[26]。另外，介体复合物在Tac1介导的唑类耐药中起着重要作用，Tac1功能获得突变体中介体尾模块的缺失减少了CDR1的转录，从而增加了对氟康唑的敏感性[27]。MFS转运体依靠电化学梯度扩散完成外排，在白念珠菌95个MFS转运蛋白中，仅Mdr1参与了白念珠菌对唑类药物的耐药[20]。白念珠菌Swi/Snf染色质重塑复合物被认为是Mrr1的主要共激活因子，在功能菌株的Mrr1获得中，Swi/Snf复合物的催化亚基SNF2的缺失导致Mdr1激活和对氟康唑耐药的急剧降低[28]。

应激反应的调节 热休克蛋白(heat shock proteins,Hsps)能够通过calcium-calcineurin、MAPK以及Ras1-cAMP-PKA信号通路来调控白念珠菌对唑类药物的耐药[29]。研究发现，Hsp90的底物蛋白和Hsp90翻译后修饰过程可以作为上游调控因子缓解耐药性，甾醇C-22脱氢酶ERG5和磷脂酰肌醇-4激酶(PI4K)STT4能够参与调控 Hsp90[30]。此外，金属离子应激能够影响白念珠菌对唑类药物的敏感性。有研究报道[31-32]，铁离子的缺乏能够导致CaERG11表达下调和ERG3上调，从而提高菌株对唑类药物的敏感性，铁离子转运蛋白Ftr1、Ftr2和Ftr11参与铁离子介导的药物敏感性。有研究还发现，CaUpc2和热休克因子1(heat shock factor 1,Hsf1)参与铁离子介导的药物敏感性[33-34]。白念珠菌对唑类药物的耐药还与生物膜的生成有关。研究显示，白念珠菌生物膜产生过程中，CaERG25和CaERG11的表达水平增高，从而导致其对唑类药物的耐药[31]。

2.2 对多烯类药物的耐药机制

念珠菌对多烯类药物耐药性的产生是通过降低药物对膜的结合亲和力或从膜中消耗麦角甾醇的酶的改变介导的。研究显示[24，35]，白念珠菌ERG2、ERG3、ERG5或ERG11发生突变能够导致菌株对AmB耐药。AmB耐药念珠菌分离株的适应性和存活率严重依赖于Hsp90的表达和功能。因此，在白念珠菌耐药菌株中抑制Hsp90的药理学作用可以消除AmB抵抗。白念珠菌在接触AmB后具有补偿性抗氧化反应，与AmB耐药念珠菌的研究表明，活性氧(ROS)积累显著减少，蛋白质碳酸化减少，线粒体基础呼吸减少，过氧化氢酶的产量也有显著的增加[36]。另外,Rlm和Smil等转录调节因子可调控念珠菌生物膜基质主要成分β-葡聚糖的产生量，导致念珠菌对药物耐药[37]。传统观点认为，生物膜阻碍了抗菌药物的渗透。然而，目前已知生物膜基质网孔较抗菌药物大得多，并且大多数抗菌药物与生物膜基质成分没有发生相互作用[38]。因此,生物膜导致念珠菌发生耐药观点仍然尚待验证。

2.3 对棘白菌素类药物的耐药机制

葡聚糖合酶既是棘白菌素药物的靶标也是耐药位点[39]。1,3-β-葡聚糖合成酶编码基因FKS1的突变能够导致白念珠菌对棘白素类药物耐药，与此相关的突变主要为S645P和S645F，且在易感菌株该区域突变情况下，对应菌株耐压性升高，导致棘白菌素类药物的抗菌效果显著降低[40-41]。白念珠菌除FKS1基因与棘白菌素耐药相关外，还表达了FKS2和FKS3，最近研究发现，FKS2和FKS3作为FKS1表达的负调控子，当白念珠菌中缺失FKS2和FKS3后，FKS1表达明显上调进而影响其对棘白素类药物的敏感性[42]。同时，对临床分离得到的白念珠菌耐药株的检测发现，Ser645发生突变的频率最高，目前已发现3种突变,即S645P、S645F和S645Y，当易感菌株中该区域发生突变，菌株会产生耐药性[43]。白念珠菌转录因子Cas5是影响真菌对棘白菌素耐受性的细胞因子，Cas5的纯合缺失可降低FKS1介导的棘白细胞的耐药性[44]。此外，镁离子的缺乏造成白念珠菌中组氨酸激酶基因NIK1的突变，进而抑制Hog1的激活提高菌株对卡泊芬净的敏感性[31-32]。

2.4 对氟胞嘧啶的耐药机制

对白念珠菌的基因组学研究证实，5-FC的耐药性是由特殊菌株的隐性基因决定的，其中以FUR1基因突变最为常见。编码UPRTase的FUR1基因在301位点突变,降低了5-FC转化为具有细胞毒性代谢产物的能力，以及编码胞嘧啶脱氨酶的FCA1基因发生突变可能导致药物摄入减少，均可影响有毒化合物的代谢和在胞内的聚集而导致耐药等[39]。此外，胞嘧啶渗透酶、胞嘧啶脱氨酶功能缺陷或胸苷酸合酶活性改变也可能产生耐药。

3 小 结

综上所述，白念珠菌耐药情况日趋严重，严重影响着人类健康，尽管抗真菌药物不断发展，但新型药物难以较快应用于临床。因此，在临床工作中应及早进行药敏试验并根据结果调整药物，最大限度地减少耐药菌株的产生。另外，应深入研究其耐药机制，积极寻找新的药物靶点以抑制耐药率的上升，提高现有抗真菌药物的疗效。但白念珠菌的耐药机制复杂，目前仍有许多机制了解不清，有待进一步研究。